ชีววิศวกรรมปฐพีเพื่อการป้องกันดินถล่ม

การประยุกต์ใช้พืชพรรณร่วมกับเทคนิคทางวิศวกรรมโครงสร้าง เพื่อป้องกันดินถล่มและถูกกัดเซาะอย่างยั่งยืน

นับวันปัญหาภัยพิบัติจากดินถล่มและถูกกัดเซาะในประเทศไทย จะทวีความรุนแรงและเกิดบ่อยครั้งมากขึ้น ส่งผลกระทบต่อชีวิตและทรัพย์สิน ไม่ว่าจะเป็นผลกระทบต่อโครงสร้างต่างๆ ทั้ง ถนน เขื่อน อ่างเก็บน้ำ หรือที่พักอาศัยในบริเวณที่ลาดชัน โดยเฉพาะเมื่อฝนตกเป็นปริมาณมากและต่อเนื่องยาวนาน ทำให้ประชาชนมีความเสี่ยงมากยิ่งขึ้น

จากแนวพระราชดำริของพระบาทสมเด็จพระปรมินทรมหาภูมิพลอดุลยเดช ในหลวงรัชกาลที่ 9 ในการใช้ประโยชน์หญ้าแฝก จากเดิมเริ่มจากการใช้เพื่อการอนุรักษ์ดินและน้ำ ประยุกต์มาใช้หญ้าแฝกเสริมกับพืชอื่นๆ หรือใช้ร่วมกับวิธีการทางวิศวกรรมในการป้องกันแก้ไขปัญหาดินถล่ม หรือลดความสูญเสียจากความเสี่ยงภัยดินถล่ม ปัจจุบันเรียกเทคนิคดังกล่าวว่าวิธี ชีววิศวกรรมปฐพี

รศ.ดร.อภินิติ โชติสังกาศ และทีมวิจัย จากภาควิชาวิศวกรรมโยธา คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ ได้น้อมนำแนวพระราชดำริดังกล่าว มาเป็นแรงบันดาลใจในการศึกษารวบรวมองค์ความรู้และดำเนินการวิจัยเกี่ยวกับ ชีววิศวกรรมปฐพีเพื่อการป้องกันดินถล่มและการกัดเซาะ โดยการประยุกต์ใช้ความรู้ทางเกษตรกรรมเกี่ยวกับการปลูกพืช ร่วมกับความรู้เทคนิคทางวิศวกรรม เพื่อป้องกันแก้ไขการชะล้างพังทลายของดิน และดินถล่มระดับตื้น  

ชีววิศวกรรมปฐพี(Soil bio-engineering) ประกอบด้วยเนื้อหาเกี่ยวกับ วิศวกรรมปฐพีและการประยุกต์พืชพรรณ เพื่อควบคุมการชะล้างพังทลายและดินถล่ม โดยอธิบายกลไกการชะล้าง และการเคลื่อนพังของมวลดิน การวิเคราะห์เสถียรภาพของลาดโดยพิจารณาอิทธิพลจากพืช ศึกษาคุณสมบัติของดินและวิธีการใช้พืชเพื่อเข้าใจและหาวิธีป้องกันแก้ไขปัญหาดินถล่ม ศึกษาสมบัติทางวิศวกรรมของดินเสริมรากพืช ข้อมูลพันธุ์พืช เทคนิคการปลูกพืชทางชีววิศวกรรม การประยุกต์ใช้พืชชนิดต่างๆในงานชีววิศวกรรม เช่น หญ้าแฝกและพืชพรรณอื่นๆ เทคนิคทางวิศวกรรมเพื่อเสริมเสถียรภาพของพื้นที่ลาด อาทิ การระบายน้ำ การปกคลุมพื้นที่ลาดด้วยวัสดุชนิดต่างๆเพื่อควบคุมการกัดเซาะ แนวทางการออกแบบและก่อสร้างกำแพงกันดินชนิดต่างๆซึ่งเหมาะสมกับการประยุกต์ร่วมกับพืชพรรณ  ซึ่งแท้จริงแล้ว วิธีการดังกล่าว เป็นวิธีที่มีการใช้กันมาช้านานแล้วในหลายประเทศทั่วโลก เช่น ประเทศจีน มีการใช้พืชพรรณเสริมเสถียรภาพของคันดิน ซึ่งเป็นภูมิปัญญาท้องถิ่นมานานนับพันปีแล้ว ปัจจุบันได้หันมาให้ความสนใจและมีการรวบรวมองค์ความรู้อย่างเป็นระบบ เรียกเทคนิคนี้ว่า ชีววิศวกรรมปฐพี

การศึกษาวิจัยของ รศ.ดร.อภินิติ โชติสังกาศ และทีมวิจัยครั้งนี้ ได้ประยุกต์เทคนิคทางชีววิศวกรรมปฐพีรูปแบบต่างๆ ศึกษาการปลูกแฝกร่วมกับพืชชนิดอื่นๆ ศึกษาลักษณะของรากพืชที่มีผลต่อเสถียรภาพของลาดและความเหมาะสมกับโครงสร้างทางวิศวกรรมที่ใช้ ศึกษาการใช้ไม้ปักชำลึก  ประเมินสมบัติทางวิศวกรรมของหญ้าแฝก โดยเฉพาะด้านการไหลซึมของน้ำผ่านดินที่มีหญ้าแฝก  เพื่อให้ทราบถึงจุดเด่นและข้อจำกัดของการใช้หญ้าแฝก โดยอาศัยทั้งการทดสอบด้านปฐพีกลศาสตร์ขั้นสูงในห้องปฏิบัติการ การติดตามผลในสนาม และการจำลองเชิงตัวเลข

ผลการศึกษาอิทธิพลจากรากแฝกต่อค่าสัมประสิทธิ์ความซึมน้ำของดิน พบว่า ดินที่มีรากหญ้าแฝกมีพฤติกรรมเปลี่ยนไปตามปริมาณและอายุของราก ในช่วงแรกเริ่มปลูก รากแฝกอาจส่งผลให้ค่าสัมประสิทธิ์ความซึมน้ำของดินเหนียวและดินทรายแป้ง มีค่าสูงขึ้น เนื่องจากการดูดน้ำไปใช้ของพืช ทำให้ดินหดตัวเกิดรอยแตกร้าว แต่เมื่อปริมาณรากแฝกมากกว่าระดับหนึ่ง(ประมาณ 1 %โดยปริมาตรดิน หรือ 6 กก.ต่อลบ.ม.) จะส่งผลให้ค่าสัมประสิทธิ์ความซึมน้ำต่ำลง เนื่องจากรากแฝกชอนไชไปแทนที่ช่องว่างดิน อย่างไรก็ตามในระยะยาวต่อไปอีก(นานกว่า 1 ปี) หากรากแฝกเกิดการย่อยสลายจะส่งผลให้ค่าสัมประสิทธิ์ความซึมน้ำสูงขึ้นได้อีก

จากการทดลองการใช้กระสอบมีปีกร่วมกับไม้ปักชำลึกยาว 1 เมตร ในแปลงทดลองมูลนิธิชัยพัฒนา ณ พื้นที่บ้านผามูบ อำเภอลับแล จังหวัดอุตรดิตถ์ พบว่า การเรียงไม้ปักชำเสริมในช่องรอยต่อระหว่างกระสอบให้ผลดี แต่ต้องกำหนดเวลาติดตั้งพืชให้สอดคล้องกับการเรียงกระสอบและงานโครงสร้างทางวิศวกรรม เพื่อให้อัตรารอดสูงขึ้น

ผลการศึกษากำลังเฉือนของดินเสริมรากพืช พบว่า ความสามารถในการเสริมแรงเฉือนด้วยรากพืช ขึ้นกับปริมาณความชื้นในดิน ดินในสภาวะอิ่มน้ำอาจมีกำลังเฉือนที่เพิ่มขึ้นจากรากพืชน้อยกว่าดินในสภาวะไม่อิ่มน้ำ (ที่ความเครียดเมทริกประมาณ 20 กิโลปาสคาล) ประมาณ 3-4 เท่า การปลูกพืชเพื่อป้องกันดินถล่มอย่างมีประสิทธิภาพ จะต้องทำควบคู่กับการจัดการระบบระบายน้ำอย่างถูกต้องเสมอ

การใช้เทคนิคทางชีววิศวกรรมปฐพีเพื่อการแก้ไขป้องกันปัญหาดินถล่มและถูกกัดเซาะ นับเป็นเทคนิคที่เป็นมิตรกับธรรมชาติ มีราคาประหยัด และมีความยั่งยืนมากกว่าการใช้เพียงเทคนิคทางวิศวกรรมโครงสร้างเพียงอย่างเดียว

ขอขอบคุณที่ท่านเข้ามาอ่านบทความวิจัยนี้ และขอความกรุณาสละเวลาตอบแบบสอบถามการให้บริการข้อมูล เพื่อการปรับปรุงต่อไปด้วย จะขอบคุณยิ่ง  

คลิกที่นี่เพื่อตอบแบบสอบถาม—> https://goo.gl/forms/hcBXc1080pJmdUmF3

ที่มาข้อมูล    :  นิทรรศการผลงานนวัตกรรม งานเกษตรแฟร์ ประจำปี 2560 ศาสตร์แห่งแผ่นดิน ทำกินตามคำพ่อสอน  27 ม.ค – 4 ก.พ. 2560 เจ้าของผลงาน  :            รศ.ดร.อภินิติ โชติสังกาศ และคณะ                                        ภาควิชาวิศวกรรมโยธา                                        คณะวิศวกรรมศาสตร์                                        มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ เรื่อง/สื่อเผยแพร่  :      ฝ่ายเผยแพร่งานวิจัย                                      สถาบันวิจัยและพัฒนาแห่ง มก.                                     โทร. 02 561 1474                                      e-mail : rdiwan@ku.ac.th

รศ.ดร.อภินิติ โชติสังกาศ